机械制造工艺与夹具设计-CA6140车床拨叉夹具设计钻M

2、零件分析 3（）零件的作用（图） 3（二）零件的工艺分析 3二、工艺规程设计 4（）确定毛坯的制造形式 4（二）基面的选择 4（三）精基准的选择 6（四）制定工艺路线 8（五）机械加工余量，工尺寸及毛坯的确定 11三、夹具设计 15（）机床夹具的功用 15（二）问题的提出 15（三）夹具设计 15（四）夹具各零件尺寸（图） 18序言 毕业设计是学生在学校完成了大学三年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题， 在毕业实习期间认真调查研究 、搜索资料。本 次设计是 提高CA6140上 的 工 ，设计正确的 工工 ， 工序的 。 设计 ， 工工 ，工 装夹具等机制 专业的 几乎 所 有 的专业基础知识 。是一 次全 面地 ，系统地检 查自己在大学期间 对 专业知识学习的 情况 ，在 整 个设计 过程 中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。由于时 间 短促 ， 经验 不 足 以及水平有 限 ，本 次设计 难免许多 不 妥和 错误之处 ， 敬请批评指 正， 以便 及时改 正。 一 、零件分析 （一）零件的作用（图） 题目所给的零件是车床 CA6140拔叉 ，型号为 831007。它位于车床 变速机构中 ，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者要求工作 ，获得 所需的速度和扭矩的作用 ，零件上方的 φ22孔与操纵机构相连 ，半孔 则是用于与所 控制齿轮所 在的轴相 接触，通过上方的 力拨动 下方的 齿轮变速， 俩件零件 铸为一 体， 加工 时分 开。（ 二）零件的工 艺分析 零件的材料为0，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，不适合磨削，以下则是拨叉零件需要加工的表面以及表面之间的位置要求。(1)小以及之通锥、螺纹孔。(2)大头半圆孔Φ55(3)拨叉底面，小头孔端面，大头半圆孔端面，大头半圆孔端面与小头孔中心线的垂直度误差为，小头孔上端面与之中心线的垂直度误差为0.05由 上 面分析 可知 ，可 以粗 加工 拨叉 底面，然后 以此 为 粗基准采 用 专 用夹具进行 加工 ，并且保证 位 置精 度 ，再根据 加工方 法 的 经济精 度 以及机床所 能达到 的位 置精 度 ，并且此 拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述要求，采用常规的加工工艺均可保证。 二 、工艺规 程设计（一）确定毛坯的 制造形式的0，的大，零件制造又比较简单，故选择铸件毛坯，选用铸件公差等级为CT9已知该拨叉零件5000∕零件质量为1.0kg∕个，可确定该拨叉零件为大批生产所初步确定工艺安排加工加工主（二 ）基面的 选择基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面选择正确与合理可以使加工质量得到保证，生产效率提高。（1）粗基准的选择在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选择原则：重表面余量保证工件重表面具有较小的加工余量，应选择该表面为粗基准表面间的相互位置要求原则必须保工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准，如果（3） 余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量较小的表面作为粗基准（4） 定位可靠性原则 作为粗基准的表面，应选用比较可靠，平整光洁的的表面，以便定位准确，夹紧可靠（5）允许使用一次，不能重复使用对于一般类的叉杆类零件而言，以孔和端 面作为粗基准，是完全 合理的对于本 零件而言，尽 可能选择不加工便面为粗基准，而对于有若干 个不加工表面的工件则应以与不加工表面要求要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准，以求壁厚均匀外形对称等根据这 个基准选择原则，现 选取 Φ22孔的不加工外轮廓 作为粗基准，利 用俩 个 型块支撑 Φ22俩 个外轮廓 表面作为粗基准的定位面，限制 5个自由 度在利 用一个销钉限制 一个自由 度达到完全 定位然 后进行铣削 。对于拨 叉零件而言，尽 可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与不加工表面为粗基准，根据这 个基准选择原则，现选取拨叉俩个φ22孔德下端面为粗基准，利用俩个φ22的外轮廓作为主要定位面，再以一个销钉限制最后一个自由度，达到完全定位。（三）精基准的选择精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题。当二者不重合时，应该进行换算。基准 重合原则 应尽可能选择 零件的 设计基准作为定位基准， 以 避免产生基准 不重合原则 。基准 统一原则 应尽可能选用 精基准定位 加工各表面，以 保各表面 之间的位 置精度 。采用 统一基准的 好处在于：可以 在一次安装中加工几个 表面， 减少安装次数和安装误差， 有利 于证各加工表面 之间的 相互位 置精度 ；有关工序所采用的 夹具构比较统一， 简化夹具的 设计与 制 造 ， 缩短 生产准 备 时间， 于采用 高效率的专用设备，大幅度的提高生产率。自为基准原则 有些 精加工或光整 加工工序要 求 加工余量小而 均匀 ， 应选择 加工表面为 精基准 。互为基准 反复 加工原则 有些 相互位 置精度要 求 较高 的 表面， 可以 采用 互为基准 反复 加工的原则 来 保证定位 可靠性 原则 精基准 应凭整光洁 ， 具有相应的 精度， 确 定位 简单 准 确 ， 便于安装， 夹紧 可靠 。（ 6） 如果工件上没有能作为精基准选用的恰当表面 ，可以在工件专 门加工出定位基面，这种精基准成为辅助基准，辅助基准在零 件的的工作中不起任何作用它仅仅是为加工的需要而设计的。 （7）加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高 ，可将加工阶段划分成粗加工 、半精加 工和精加工几个阶段。 8）工序的集中和分散 本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。加工原则:遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——拨叉面遵循 粗 精 原则， 安排粗加工工序， 安排加工工 序。 遵循 “先后次 ”原则 .遵循 “先面 后”原则 .保证零件的加工精度和装夹准 ，“基准 一和基准 ”原则 以粗加工 面为定 位粗基准。 （四）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几乎形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理保证，再生产纲领已确实，为大批量生产的条件下，可以考虑使用万能机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。1．工艺路线方案一工序 Ⅰ粗铣 40φ孔的 两头的 端面， φ73mm孔的 上下 端面工序 Ⅱ精铣 φ40孔的 上下 端面。工序 Ⅲ粗 镗,半精 镗, 精 镗φ55至图样尺寸。 工序 Ⅳ钻， 扩铰两端φ22孔至图样尺寸。 工序 Ⅴ钻 的 螺纹孔， 钻φ8的 锥孔钻到一 半攻 的 螺纹工序 Ⅵ铣 断保证 图样尺寸。 工序 Ⅶ去剌， 检查 2．工艺路线方案 二工序一 ：退火 工序 二： 粗 、 精铣 、的下 表面，保证 其粗糙度为 3.2um工序 三： 以 的下 表面为精 基准，粗 、 精铣 的 孔的 上表面，保证 其粗 糙度为 3.2 um,其上、 下表面尺寸为 50mm的 螺

工序四：以Ф22mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精Ф2m的，表面为6m，0.05mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2um工序六；以的下表面为精基准，粗、精铣的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过m，下表面为工序七：铣断工序八：以mm的孔为精基准，钻Ф8mm的锥孔的一半，装配时钻铰工序九：以的孔为精基准，钻Ф6的孔，M8为6.3um工序十一：检查3．工 艺路线方案三工序 一；退火工序 ： 精 的下表面， 为 3.2um工序 三：以 Ф22的下表面为精基准 ，精 铣Ф225m的 的 表面 ，为 2，22mm的上 下表面尺寸为 ， Ф55的上 、下表面尺寸为 30mm工序四：以 Ф22mm 的下表面为精基准，钻 、扩 、铰 、精铰 2m的孔 ，保证其内表面粗糙度为 6垂直度误差不超过 0.05mm工序五：以 Ф22mm 的下表面为精基准，粗 、半精镗 mm的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2um工序六：以 的孔为精基准，钻 Ф8的锥孔的一 半，装配时钻铰 工序七 ：以 的孔为精基准 ，钻 Ф6mm的孔 ，攻 的螺纹 工序八：铣断 工序九：以 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度 为 6.3um工序十：检查 3.工艺方案的分析与比较。上述工艺方案的特点在于：方案一是光加工与φ22mm的孔垂直度要求面再加工孔，而方案二恰恰相反，先是加工完φ22mm的孔，在以孔的中心轴线来定位加工与之有垂直度要求三个孔面，方案一装夹次数少但在加工φ22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之与之有垂直度要求，其他两个面很难保证，因此，此方案有很大弊端。方案二在加工三个面时都是用φ22孔的中心轴线来定位，这样很容易就可以保证其余三个面的为制度要求。所以综上最终方案为： 工序 Ⅰ粗铣 φ40孔的 两头的 端面。 工序 Ⅱ钻，扩铰两端φ22mm孔至图样尺寸工序 Ⅲ粗铣 中间孔上 端面。 工 艺方案的 分析与比较。上述工艺方案的特点在于：方案一是光以拔叉底面为精基准，加工φ22两小孔，然后再加工φ55孔，而方案二则与此相反光以φ22外圆为基准加工φ55孔，在通过定位加工φ22两小孔，两相比较可以看出，先加φ22小孔，再加φ55孔，这时位置精较易保证，并且定位及装夹都比较方便，而且两方案中的工序嗾使相等的，只需将方案一与方案二中的某些工序相接合，取长补短，做出更好的工艺路线，具体工艺过程如下：工序一；退火工序二：粗、精铣、的下表面保证其粗糙度为3.2um可采用X6140卧式铣床专用夹具。工序三 ：以 Ф22的 下表面为 精基准粗 、精铣 Ф22、的 孔的上 表面 ，保证其粗 糙度为 Ф22mm的上 、 下表面 尺寸为 50mm，Ф55的上 、 下表面 尺寸为 30mm，采用 卧式铣床专用夹具。工序 四：以 Ф22mm 的 下表面为 精基准，钻、 扩、 铰、 精铰2m的孔，保证其内表面粗糙度为6m，垂直度误差不超过mm，可采用多刀具组合机床。工序五：以Ф22mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф55mm的孔，保证其内表面粗糙度为2，采用6卧式镗床专用夹具。工序六：以的孔为精基准，钻Ф8的锥孔的一半，装配时钻铰，采用立式钻床加专用夹具。工序七：以的孔为精基准，钻Ф6mm的孔，攻M8的螺纹，采用Z525立式钻床专用夹具。工序八：铣断，去毛刺，采用X60卧式铣床加专用夹具。工序九：以的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为m，采用0卧式铣床加专用夹具。工序十：检查，入库。（五）机械加工余量，工序尺寸及毛坯的确定 0為，度為量為g，產为，采用机，查机械表毛坯的加工余量的为4，尺寸差T为8查表4加工时，其加工余量为2.0mm,双侧加工时，每册加工余量为1.5mm1.根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： （ 1） 22孔的加工余量的确定 查《机械制造工艺设计简明手册》表得，各加工余量分别为精绞粗绞扩孔m钻孔，总余量为（由于该处孔径较小，未先预铸孔，故用20的钻头钻出的孔）。（2）55孔的加工余量的确定查《机械制造工艺设计简明手册》表得，各加工余量分别为粗镗m半精镗总余量为m（该处先已预铸出φ的孔）。（3）22的两个上端面的加工余量的确定查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-21得，各加工余量分别为精铣粗铣，总余量为m。（4）拨叉底面的加工余量的确定查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-21得，其粗铣的加工余量为2mm。2、为了更直观一些，做表如下 加工表面 加工内容 加工孔加工余量 精度等级 工序尺寸 φ55孔铸件 5CT12φ50±2.8粗镗 3IT12φ52±0.15半精镗 0.5IT11φ53.250+0.1φ22孔钻20IT11φ200+0.13扩1.8IT9φ21.80+0.052粗铰 0.14IT8φ21.940+0.033精铰 0.06加工平面IT7φ220+0.021加工内容 加工余量 基本尺寸 铸件 6.0粗铣 φ22孔下端面 4.056.0粗铣 φ55孔下端面 4.031.0粗铣 φ22孔 上端面 4.052.0精铣 φ22孔下端面 1.051.0精铣 φ22孔 上端面 1.050.0精铣 φ55孔 上端面 1.0×230.0工件 如图所示三 、 夹具设计 （一）机床夹具的功用 1、稳定保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证， 不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一致。 2、减少辅助工时，提高生产率 使用夹具装夹工件无需划线找证 ，可显著地减少辅助工时 ，方便快捷； 可提高工件刚性，使用较大的切削用量；可实现多件 多工位同时装 夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。 3、扩大机床使用范围，实现一机多能 根据加工机床的成形运动，附以不通类型的夹具，可扩大机床的工艺范围，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。（二）问题的提出 本夹具主要用来钻 M8两个小孔，这两个小孔对 φ40上端面个的位置度要 求。（三）夹具设计 1、定位 基准的 选择由零件图可知，M8两小孔相对于两个φ40孔上端面有位置度要求，其设计基准就是φ40孔上端面，为了使定位误差为零，应选择以φ22孔为定位基准，采用“一面两孔”进行定位，即用一个平面，限制3个自由度和一个短圆柱销，一个销边销共限制了3个自由度，达到完全定位。2、定位误差分析 （ 1）定位元件尺寸及公差的确定 。夹具的主要定位元件为一个平面、 以短圆柱销一个销边销 ，短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本 零件 φ22孔的尺寸与公差相同 :即 φ22+00.021所谓定位误差 ，是指由于定位造成的加工面相对于工序基准的位置误 差，因为对于一批工件而言，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。（2）造成定位误差的原因：由于定位基准与工序基准不一定引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量，用ΔB表示。由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称为基准定位误差，即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。3、夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量 。提高生产率和减轻工人的劳动强度 ，因此对夹紧装 置提出以下要求： （ 1）工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得的正确位置 （2）夹紧力的方向应可靠。要工件在加工过程中不产生移或震同又必须使工件不产生不适当变形表面损伤（3）夹紧动要确，以提高生产率（ 4） ， 力， ，以 工人的劳动 件，减轻劳动强 度（ 5） ， 4、夹紧力的方向 （1）夹紧力的方向应不破坏工件的确和可靠，要求夹紧力的方向应指主要定位基面把工件压向定位元件的主要定位表面上。（2）夹紧力方向应工件可能，工件的夹紧套筒零件，显然轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小。（ 3）夹紧力方向应 所 夹紧力可能 ，在 夹紧可靠的 提下， 减 小夹紧力可以减轻工人的劳动强度 ，提高生产 效率 ，同时可以 使机轻 ，紧 以 减 工件 ，， 此，应 加紧力 Q的方向 最好与切削力下，工件 重力 G的方向， 这时所 需夹紧力 为最小。5、夹紧力的 作用点（ 1）夹紧力 应靠 件的 中 ， 件所 形成的支撑面内 （ 2）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上 （3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小